[發明專利]基于分區組合Kruskal算法的海上風電場拓撲設計方法

有效

• 申請號: 201710147879.6
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106849068B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 劉俊;郝旭東;趙康寧;王旭;陳業夫;蘇燦;張杰;劉佳鈺;高欣
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了基于分區組合Kruskal算法的海上風電場拓撲設計方法，通過預先對待求拓撲結構中的風機進行逐一分區以降低匯流到母線時電纜的載流量；具體思路為：預先錄入線路預期最大載流量為k臺風機發出的功率量，由于標準Kruskal算法得出的結果必定會將樹的所有節點通過一根線連接至匯流母線，則對于總風機數為m的風電場劃分的區域數n即是m/k的值，m/k的值小數直接進位，再將節點集平均分布到各個分區，即可保證每個分區中的節點數都不超過允許的最大載流量，在計算程序中，需要對排列組合算法進行迭代的方式枚舉各個分區分配到不同節點的所有情況；本發明的方法保證了每個分區的匯流線載流量都不會超過線路最大載流量，同時其經濟性也優于標準Kruskal算法。

技術領域

本發明屬于電源規劃領域，具體涉及基于分區組合Kruskal算法的海上風電場拓撲設計方法。

背景技術

能源問題愈發嚴重的今天，風力發電已被諸多國家重視并開發，研究也趨于成熟，已經成為了新能源發電的最重要形式之一。而海上風能相比于陸地風能更是具有風速穩定、單機效率高等優點，是未來新能源體系中不可替代的組成部分。但由于海上風電場成本十分高昂，維護難度大，因此如何提高海上風電場的技術經濟價值是促使海上風能被大量利用的必要條件。

針對現有海上風電場規劃設計中普遍采用典型放射形或其它規則排列的拓撲結構設計可能造成集電線路成本不經濟的問題，可以采用基于Kruskal最小生成樹原理的風電場內部拓撲優化方法。首先對海上風電場內部拓撲結構進行了分析，根據現今海上風電場內部拓撲結構設計的冗余與不足點，可采用基于Kruskal算法的海上風電場拓撲結構優化方法，能夠減小海上風電場內部拓撲的電纜總成本。

然而，標準Kruskal算法直接應用于風電場拓撲結構計算中可能出現線路載流量過于集中的問題，是海上風電場拓撲結果設計中亟待解決的難題。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供基于分區組合Kruskal算法的海上風電場拓撲設計方法，對使用標準Kruskal算法的數據進行預處理，將風機劃分區域后再進行Kruskal計算來保證每個區的匯流線載流量都不會超過線路最大載流量。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

基于分區組合Kruskal算法的海上風電場拓撲設計方法，其特征在于：對使用標準Kruskal算法的數據進行預處理，將風機劃分區域后再進行標準Kruskal計算，來保證每個區的匯流線載流量都不會超過線路最大載流量，即通過預先對待求拓撲結構中的風機進行逐一分區降低匯流到母線時電纜的載流量，使其滿足要求。

所述基于分區組合Kruskal算法的海上風電場拓撲設計方法，包括以下步驟：

步驟一：將風機位置錄入，形成路徑權重集，錄入載流量限制，設置分區節點數；即預先錄入線路預期最大載流量為k臺風機發出的功率量，由于標準Kruskal算法得出的結果必定會將樹的所有節點通過一根線連接至匯流母線，則對于總風機數為m的風電場劃分的區域數n即是m/k的值，m/k的值小數直接進位，再將樹的所有節點平均分布到各個分區，即能夠保證每個分區中的節點數都不超過允許的最大載流量；

步驟二：對第i個分區M_i排列組合分配節點；

步驟三：判斷是否i＝n，如果不滿足，令

其中，i為標記當前需要排列組合的分區，初值為1，M為可分配節點集，用于記錄每次分配時還可供M_i分區選取的節點，初始化后為初始節點集，n為總分區數；即對分區號i和可分配節點集M進行更新；同時返回步驟二；